JP2005164230A

JP2005164230A - 冷蔵庫

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Publication number: JP2005164230A
Application number: JP2004343236A
Authority: JP
Inventors: Ingemar Hallin; ハリンイングマール; Per Wedby; ベドビーペル
Original assignee: Dometic Sweden AB
Current assignee: Dometic Sweden AB
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2024-11-29
Also published as: JP4520287B2; EP1538409A3; US20050115268A1; US7237402B2; EP1538409A2; SE0303234D0

Abstract

【課題】簡素で信頼性が高く安価で、２つの異なる区画室の温度を互いに独立して制御でき、区画室内空気の加熱を最小限に抑えて除霜ができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】蒸発器が熱交換器２４と熱伝導するように接触して配される。冷蔵庫内（チャンバ３０）の中に熱交換器２４が設けられ、チャンバの入口ポート３１および出口ポート３２を通じて区画室２１と連通し、区画室から入口ポートを通じてチャンバに、更に出口ポートを通じて区画室に戻るように空気を循環させる、チャンバと、入口ポートおよび／または出口ポートを通じて、チャンバから自己循環によって空気が通過するのを防止する手段３１ａ，３１ｂとを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも１つの冷却すべき区画室と、蒸発器を有する冷却装置とを備え、蒸発器を熱交換器と熱伝導するように接触させて配置した冷蔵庫に関する。
また、本発明は、冷蔵庫における温度を制御する方法にも関する。

現在の冷蔵庫は、２つまたは時としてそれ以上の区画室を備え、これらを異なる温度に維持することが多い。通常、これらは、約−１８℃で急速冷凍した食品を貯蔵する冷凍区画室と、約＋５℃で新鮮な食品を貯蔵する生鮮食品区画室とを備えている。以下では、かかる区画室を、それぞれ、冷凍室および冷蔵室と呼ぶことにする。ときには、例えば、更に大きな家庭用冷蔵庫では、各区画室を別個の冷却装置で冷却する場合もある。しかしながら、単一の冷却装置を利用して、冷凍室および冷蔵室双方を冷却する場合が非常に多い。これは、特に、リクレーション用車両やトレーラハウス用の吸収式冷蔵庫(absorption refrigerator) のような、より小型化された家庭用および移動用器具について言えることである。かかる冷蔵庫では、冷却装置は、凝縮器と蒸発器とを備えている。コンプレッサ式冷蔵庫は、更にコンプレッサも備えており、一方吸収式冷蔵庫は、代わりに、ボイラと吸収器とを備えている。蒸発器は、冷媒を通す蒸発管を備えている。蒸発管は、区画室内部を通過するように配置されている。

吸収式冷蔵庫では、蒸発器は、蒸発管の最上部の上流端において、その最低蒸発温度に達する。上流端よりも下および下流では、蒸発温度は、管内の冷媒が区画室内の空気から熱を吸収するに連れて徐々に上昇する。この理由のため、冷凍室は通常蒸発管の最上部によって冷却するように配置されており、一方冷蔵室は、冷凍管部分よりも下流に配置された管部分によって冷却される。

この種の冷蔵庫では、冷却される空気は、通常、それぞれの区画室の内側において自己循環によって循環する。かかる自己循環は、冷却された空気とより温かい空気との間の密度差によって発生する。空気が蒸発器を通過すると、熱は空気から蒸発管内の冷却媒体に移動する。空気の温度はこうして低下し、これによってその密度が上昇する。これにより、その新たに冷却された空気は、重力の影響により、区画室の下部に降りていく。区画室の下部では、区画室における移動の間、空気は区画室に貯蔵されている食品から熱を吸収する。冷却空気が蒸発器から降下すると、低圧力が生じることによって、より温かい空気が区画室の上部から蒸発器内に引き込まれる。このように、区画室内における自己循環は、貯蔵されている食品類の表面のような、区画室内部のその他の表面よりも蒸発器が低い温度に維持されている限り、継続する。

区画室内の空気から冷媒への熱伝達を強化するためには、それぞれの区画室内に敷設されている蒸発管の一部と熱が伝導するように接触させて熱交換器を配すればよい。熱交換器の主要機能は、概して、冷却する空気および蒸発管内にある冷媒と接触する熱伝導物質の表面積を拡大することである。この目的のため、熱交換器は、通例、複数のフィンを備えており、それらの複数のフィンは蒸発管と熱が伝導するように接触して配置されている。

冷蔵庫キャビネットの通常動作の間、例えば、キャビネットのドアを開いたときに、湿った空気が区画室内に流入する。湿度が区画室内部の冷たい表面上で凝縮すると、これら冷たい表面上に霜が発生する。かかる霜の成長は、最も冷たい表面、即ち、冷凍区画室内の蒸発管および熱交換器上において特に激しい。熱交換器上で霜が形成すると、空気から
冷媒への熱伝達が低下し、これによって区画室の冷却能力が低下する。冷却装置が熱伝達におけるこのような損失を補償するような寸法に設計されていないと、区画室内の温度が上昇し、区画室内に貯蔵されている食品類の条件、即ち、最大貯蔵可能時間が維持できなくなる。この問題を解決するために、現在の冷蔵庫は、規則的な間隔で熱交換器を除霜する手段を備えている場合もある。このような場合、除霜手段は、通常冷凍室の熱交換器に適用されるが、冷蔵室にも適用される場合もある。

単一の冷却装置を利用する上述の多室冷蔵庫に伴う大きな欠点は、異なる区画室内の温度を互いに独立して制御できないことである。全ての区画室が同じ蒸発管における冷媒によって冷却されるので、蒸発器の冷凍室部分における媒体の蒸発温度を規制しつつ冷蔵室部分における蒸発温度には影響を及ぼさないようにすること、その逆は不可能である。

媒体の蒸発温度は、通常、冷却装置を間欠的に運転し、運転および停止期間の長さを調整することによって制御する。実際には、感温素子を、これらの区画室の１つに配し、制御対象の区画室では、好ましい間隔以内で温度を維持することが最も重要であると考えられている。通常、これは冷蔵室である。温度センサは、冷却装置を作動および作動停止する手段に接続されている。制御対象の区画室における温度が設定値よりも上昇すると直ぐに、冷却装置を作動することによって、冷媒の蒸発温度を下げる。これによって、媒体の熱吸収能力を高め、制御対象区画室内に配置されている蒸発器のその部分における冷媒に、制御対象区画室内の空気から移動される熱を増大させる。制御対象区画室における温度が所望値、または、それよりもいくらか低い値に低下すると、冷却装置を作動停止させる。多少洗練された制御アルゴリズムを利用すれば、制御対象区画室における実際の温度だけでなく、１日の時間、外気温などのような他のパラメータと関係付けて、いつ冷却装置を作動および作動停止するかを計算することができる。更に、間欠的に運転する代わりに、冷却装置の中には、センサによって監視している実際の温度に応答して、冷却能力を変化させながら運転するように制御できるものもある。

しかしながら、制御対象でない区画室も同じ蒸発器および冷凍媒体によって冷却されるので、この区画室内の温度は、制御対象区画室を冷却する必要性に応じて変動することになる。例えば、冷蔵庫を温暖な気候の場所で用い、冷蔵室の扉を頻繁に開ける場合、冷蔵室を冷却する必要性は高くなり、これによって冷凍室も低い温度に保たれることになる。しかしながら、同じ冷蔵庫を、寒冷地において用い、冷蔵室にはさほど詰まっていない場合、または扉をそれほど頻繁に開かない場合、冷凍室の温度は高くなる。この現象は、勿論、最も望ましくなく、多くの場合ユーザによって逆説として認識され、冷蔵庫のどこかが故障していると推断される。この問題は、冷蔵庫が様々な気候で用いられる可能性がある可搬用途では特に顕著である。

前述のことに関する更に別の不都合は、区画室の１つを、製造業者が意図した以外の温度で運転しつつ、他の区画室を意図通りに運転することができないことである。言い換えると、二室式の冷凍室および冷蔵室の組み合わせでは、双方の区画室を冷蔵室または冷凍室として運転することが望ましくても、それは不可能である。

蒸発器および熱交換器の除霜に関して別の問題がある。その理由のために、冷凍区画室の除霜は、今日まで、コンプレッサ冷蔵庫にのみ適用して成功してきたに過ぎない。熱交換器の除霜を成し遂げるためには、抵抗フィルムの形態の電気ヒータを、熱交換器に応用すればよい。除霜は、規則的な間隔で作動され、次いで冷却装置を作動停止し、一方抵抗フィルムを作動させる。次いで、熱交換器を加熱して、その上に形成された霜を溶解する。除霜が完了したなら、フィルムを作動停止し、冷却装置を再度作動させる。

ここで発生する重大な問題は、除霜の間に熱交換器周囲の空気も抵抗フィルムによって
暖まってしまうことである。このように空気が加熱すると、区画室内において逆対流が発生するので、加熱空気が逆自己循環によって区画室内に分配されることになる。これによって、除霜のために発生した大量の熱が、代わりに、区画室内の空気を加熱するために用いられてしまう。これは、当然、最も望ましくない。何故なら、除霜の効率を低下させ、熱交換器を除霜するために必要な時間が長引くからである。しかしながら、更に一層深刻なのは、加熱空気の循環によって、区画室全体およびその中に貯蔵されている食品類が暖まってしまうことである。かかる暖化が食品類の品質を低下させ得ることの他に、除霜サイクルの完了後に、区画室内の温度を所望の温度に戻すために必要な時間およびエネルギも増大する。

これは、除霜を吸収式冷蔵庫における冷凍機に適用しようとするときに、特に重大な問題となる。吸収冷却装置の冷却容量は比較的低いため、除霜ヒータによって追加の熱を加えなくても、所望の冷凍温度を維持することが難しい場合が多い。

従来技術では、種々の形態のドラフト・バルブ(draught valve) またはダンパを冷蔵庫に適用して、冷蔵庫の異なる区画室内およびそれらの間でも空気流を制御している。特許文献１が提示する一例では、開閉部材、カム、および駆動用モータの形態としたダンパをダクトに配置して、ダクトと冷蔵区画室との間の空気流を制御する。しかしながら、このように複数の可動部品を利用する構成には、いくつかの不都合や問題が伴う。第１に、かかる構成は比較的複雑であり、複数の別個の部品を備えているため、この構成自体、およびこれらを適用する冷蔵庫の製造コストが比較的高くなる。第２に、この構成は、いくつかの可動部品を備えているため、動作の信頼性が低下し、騒がしい雑音が発生する虞れがある。第３に、これらの形式の構成は全て、手動でまたは追加の電気制御回路によって、ダンパまたはバルブを別個に制御しなければならない。このような制御回路のために、製造および組立コストが更に上昇し、信頼性が低下し、加えて冷蔵庫のエネルギ消費が増大する。
欧州特許第ＥＰ０８７２６９６号

したがって、本発明の目的は、簡素で信頼性が高く安価な冷蔵庫、および同じ冷却装置によって冷却される２つの異なる区画室の温度を互いに独立して制御可能な方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、区画室内の空気の加熱を最小限に抑えて冷蔵庫の区画室において除霜を行うことができる、係る冷蔵庫を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、吸収冷却装置に熱交換器の除霜を適用できる、係る冷蔵庫を提供することにある。

本発明の別の目的は、追加のバルブ、ダンパ、あるいはその他の可動構成部品を全く利用する必要がない、係る冷蔵庫を提供することである。

これらおよびその他の目的は、この記載の第１段落による冷蔵庫によって達成される。その冷蔵庫は、請求項１の特徴部に明記されているように、特殊な技術的特徴を備えている。密閉チャンバからチャンバの外側にある区画室へ自己環流によって空気が流出するのを防止することによって、チャンバから、食品類が貯蔵されている区画室への空気の流れを制御することが可能となる。この手段によって、熱交換器の除霜の間にチャンバ内において加熱される空気は、自己循環防止手段を設けることによって、区画室に流入するのを妨げられ、比較的温かい空気が自己循環によって流出するのを防止する。これによって、
除霜中の熱対流に関する前述の問題は劇的に減少する。

また、通常動作の間に熱交換器によって冷却された比較的冷たい空気が、自己環流によって区画室に流出することを防止するように自己循環防止手段を構成することもできる。代わりに、冷たい空気の流れは、例えば、ファンによって制御することができる。これによって、単にファンの流量を制御するだけで、熱交換器の温度とは独立して、区画室内の温度を調整することが可能となる。このように、冷却装置は、ファンによって制御されチャンバと連通する区画室内の温度に影響を及ぼすことなく、別の区画室の温度に応じて制御することができる。更に、比較的温かい空気および比較的冷たい空気の双方が、自己循環によってチャンバから退出することを防止するように、自己循環防止装置を構成することも可能である。これによって、効率的な除霜および独立温度制御という双方の利点が得られる。

チャンバからの自己循環を防止する手段は、チャンバの入口および／または出口ポートの遮断部分から成る。遮断部分は、チャンバに対して一定の高さのところに配置されている。通常動作中の冷却または除霜中の加熱によって、チャンバ内の空気の温度は、チャンバの外側の空気とは異なる。この温度差によって、対応する密度差が生じ、空気の自己環流が発生し易くなる。入口および／または出口ポートの遮断部分は、閾値として機能し、空気が自己循環によって前述の高さを通過するのを効果的に防止する。加熱空気が遮断部分を通過するのを防止するためには、この遮断部分を、チャンバおよびその内部にある除霜ヒータに関して、高い高さに配置しなければならない。空気の密度差を利用することにより、非常に信頼性が高く、コスト効率的に、しかも簡単な方法で、自己循環を防止し、別個に制御しなければならないバルブ、ダンパ、あるいはその他可動部品は全く必要ない。

熱交換器を包囲するチャンバは、熱交換器によって冷却される区画室の内側に設けることができる。しかしながら、チャンバは、冷蔵庫の別の区画室内、または冷蔵庫のキャビネットの外側に設けることも可能である。チャンバの内側において熱交換器によって冷却される区画室は、空気循環のために、入口および出口ポートを通じてチャンバと接続されている。

本発明による冷蔵庫の更に別の目的および利点を、以下の詳細な説明および従属請求項に明記する。
また、本発明は、独立請求項１２に明記されているような、冷蔵庫の区画室における温度を制御する方法にも関する。

以下に、本発明の様々な例示実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、いわゆる並置(side-by-side)吸収式冷蔵庫１を示す。冷蔵庫１は、２つの区画室、左側の冷凍区画室２と、右側の新鮮食品区画室、即ち冷蔵室とを備えている。分割壁５が冷凍室３と冷蔵室とを互いに分離している。冷凍室２および冷蔵室は、上壁、底壁、および側壁によって包囲されている。区画室へは、冷凍庫前扉３および冷蔵室前扉４を介して到達可能となっている。

双方の区画室は、同一の冷却装置（図示せず）によって冷却される。冷却装置は、ボイラ、吸収器、凝縮器、および蒸発器を備えている。蒸発器は、冷媒を搬送する蒸発管を備えている。蒸発管の上流端は、図１に見られるように、分割壁の左上部分に配されている。上流端から、蒸発管は、下方に延びて分割壁内部に達し、分割壁の上半分において、多数の管の屈曲を呈している。管の屈曲は、冷凍室から熱を吸収する、蒸発器の冷凍部分を形成する。熱交換器６が、蒸発管の冷凍機部分に取り付けられている。冷凍機部分の下流
において、蒸発管は分割壁から冷蔵室側に出て、冷蔵区画室の後壁の内側上に延びる。ここで、蒸発管は、蒸発器の冷蔵部分を形成する、多数の管屈曲も呈している。冷蔵熱交換器が、蒸発管の冷蔵部分に取り付けられている。冷蔵部分の下流では、蒸発管が後壁を貫通して冷蔵区画室から出て、冷却装置の吸収器に接続されている。冷蔵区画室内には温度センサが配されており、冷却装置に接続され、冷蔵室内の温度に応じてこれを作動および作動停止する。

図１に示すように、冷凍庫熱交換器６は、本質的に密閉されたチャンバ７内部に配置されている。チャンバ７は、分割壁５の内側に形成され、分割壁の一部をなす上壁、底壁、および側壁によって画定されている。チャンバの入口ポート９が、冷凍区画室に面するチャンバの壁を貫通する、水平方向に細長いスロットとして設けられている。入口ポートは、熱交換器の最下点より低く、チャンバ６の底壁のすぐ上方に、チャンバの壁の下部を貫通して設けられている。出口ポート１０が、チャンバの後ろ側に設けられている。出口ポート１０はほぼ逆Ｌ字型を有するダクトを形成している。逆Ｌ字型の上端において、出口ポート１０は、チャンバの後壁の上部に接続されている。この接続部１１は、熱交換器６の上部の上に配されている。その下端において、出口ポートはファン・ハウジング１５内に至る。出口ポート１０とファン・ハウジング１５との間の接続部１３は、熱交換器およびチャンバの底壁よりも低い高さに配されている。遠心ファン１２が、ファン・ハウジング１２の内側に設けられている。遠心ファンは、可変速度電気モータ１２ａによって動力を供給される。ファン・ハウジング１５は、空気分配ダクト１６に至る排出ポートを備えており、空気分配ダクト１６は、分割壁５の内側において、本質的にチャンバの真下から下方に延び、冷凍区画室２の底面に至る。空気分配ダクト１６は、本質的に冷凍区画室の全幅にわたって延びている。多数の空気分配孔１７が、分割壁の薄い壁部材１８に設けられており、壁部材１８は、空気分配ダクト１６を冷凍区画室２から分離している。

熱交換器６は、押し出し成形アルミニウム部材によって形成された、フィン・パッケージを含む。フィン・パッケージは、２枚のベース・プレートから成り、これらは互いに平行に、分割壁５およびチャンバ７の全面に平行に配置されている。ベース・プレート間には、多数のフィンがベース・プレートに直交して設けられており、これらはフィン・パッケージを通過する垂直方向の空気流チャネルを形成するようになっている。抵抗性フィルムの形態の電気ヒータ（図示せず）が、冷凍区画室に向かって面する、フィン・パッケージの側面上に設けられている。抵抗フィルムは、熱交換器および蒸発部分を除霜するために設けられており、熱交換器と直接接触するように、かつ熱交換器に近接して配置されている。

冷蔵庫の通常動作の間、冷却装置が作動されて蒸発管に冷媒を供給する。冷媒は蒸発管内を循環し、冷凍室および冷蔵室に設けたそれぞれの熱交換器による熱伝達によって、冷凍庫および冷蔵室内の空気から熱を吸収する。

かかる通常動作の間、電気モータ１２ａはエネルギーを供給されて遠心ファン１２に動力を供給する。ファンは、冷凍区画室から比較的温かい空気を、入口ポート９（矢印Ａ）を通じて、チャンバ７内に引き込む。ここで、空気が、熱交換器６に沿って、熱交換器６を通過して更に上方に引き上げられることによって、空気からの熱は、熱交換器によって、蒸発管の冷凍部分にある冷媒に移動する。このようにして冷却された空気は、更に、出口ポート接続部１１および出口ポート１０を通って、ファン・ハウジング１２に引き込まれ、ここから空気分配ダクト１６に排出され、孔１７によって冷凍庫の下部に分配される。

図１に示す実施形態では、遠心ファンを利用して、冷凍区画室内の温度をある程度調整することができる。例えば、冷蔵室に多量の食品類が詰まっておらず、扉が長い時間にわ
たって閉鎖されている場合、冷蔵室内の温度は所望のレベルに維持され、冷却装置をそう頻繁に作動することはない。このために、蒸発器の冷凍部分における蒸発温度が上昇する。これによって、蒸発器の冷凍部分の冷凍室の空気から熱を吸収する能力が低下し、望ましくない冷凍庫温度の上昇を招く虞れがある。しかしながら、このような場合、遠心ファン１２を制御して、チャンバを通じて引き込む空気の流量を増加させることができる。これによって、冷凍庫における冷却効果を高め、冷媒の蒸発温度上昇を補償し、冷凍庫の温度を所望の温度まで低下させる。

図１に示す実施形態は、しかしながら、逆の条件を効果的に補償することはできない。冷蔵室内にある温度センサが冷却装置を一定に作動するように制御し、これによって、冷凍室を所望の温度に維持するために必要な温度よりも低い温度の冷媒を供給することが発生する虞れがある。すると、ファンを停止しても、チャンバおよび冷凍区画室を通過する空気の循環を完全に遮断することができない。入口ポート９は熱交換器の下に配置されているので、熱交換器によって冷却された空気は、重力の影響によって降下し、これによって逆自己循環が発生する。

しかしながら、図１に示す実施形態の主要な利点は、除霜サイクルに関する。熱交換器６の除霜の間、冷却装置およびファン１２を作動停止する。熱交換器６上の抵抗フィルムを作動する。これによって熱交換器が加熱され、熱交換器上に形成されているあらゆる霜を解凍する。このプロセスの間、熱交換器６の周囲にある空気もある程度加熱されることは避けられない。しかしながら、本発明によれば、そのように加熱された空気はチャンバ７内に閉じ込められる。更に、入口ポート９は熱交換器６の下に配置されており、この熱交換器は加熱手段を有している。したがって、加熱空気の密度は、入口ポート９の外側にある空気よりも低いので、加熱空気は入口ポート９を通過することを妨げられる。代わりに、加熱空気はチャンバ内部で上昇し、チャンバ７の上部および出口ポート１０において捕捉される。加熱空気の一部は、出口ポート内で一定の距離だけ下降させられることがあるが、出口ポート１０は下に向かって接続部１３まで達しており、接続部１３は熱生成フィルムおよびチャンバの最下部に配置されているので、連通管の原理により、加熱空気が一定の高さより下に降下するのを防止する。遮断部分を形成する出口ポートの一部を、チャンバ７の最下部より下方に配することによって、出口ポートを通過する加熱空気の自己循環は効果的に妨げられる。

図２は、本発明の第２実施形態による冷蔵庫を示す。この冷蔵庫２０は、上部区画室２１と、下部区画室２２とを備えている。２つの区画室は、水平分割壁２３によって分離されている。第１熱交換器２４は、上部区画室２１内部に、蒸発管（図示せず）の上流部分と接触して熱伝導するように設けられている。第２熱交換器２５は、下部区画室２２内に、同じ蒸発管の下流部分と熱伝導するように接触して設けられている。

第１熱交換器２４には、除霜用抵抗フィルム（図示せず）が備えられている。第１熱交換器２４は、更に、チャンバ３０内に密閉されており、チャンバ３０は上部区画室２１内部に設けられている。チャンバ３０の内部は、入口ポート３１および出口ポート３２を通じて区画室と連通する。入口ポート３１は、逆Ｌ字状に形成され、上部遮断部分３１ａを有する。上部遮断部分３１ａは、熱交換器２４の上方のチャンバの上部においてチャンバの内側に接続している。更に、入口ポート３１は、下部遮断部分３１ｂを有し、これは熱交換器２４およびチャンバ３０の底壁３３の下に設けられている。入口開口３１ｃが、下部遮断部分３１ｂのすぐ下方に設けられている。

出口ポート３２は、対応して、出口ポート３２の残りの部分をチャンバ３０の内側と接続する下部遮断部分３２ｂを備えている。この接続遮断部分３２ｂの最上部は、熱交換器２４の下に配置されている。また、出口ポート３２は、熱交換器２４およびチャンバ３０
の上に配置された上部遮断部分３２ａも備えている。上部遮断部分３２ｂの上には、可変速度遠心ファン３４が設けられており、区画室２１から入口開口３１ｃ、入口ポート３１、チャンバ３０、出口ポート３２を通って空気を引き出し、出口開口３６を通じて同じ区画室２１に空気を排出する。ファン３４は、可変速度電気モータ３５によって動力を供給される。

本発明のこの実施形態では、除霜の間、上部区画室における熱伝達を制限すること、および下部区画室における温度とは独立して上部区画室における温度を調整することの双方が可能となる。

通常動作の間、冷却装置は、下部区画室２２に設けられた温度センサ（図示せず）に応答して調整される。これによって、蒸発管の上流部分における冷媒の蒸発温度が、冷却すべき下部区画室２２の実際の必要性に応じて変動する。しかしながら、蒸発温度のこれら変動は、本発明の構成によって大部分補償することができる。蒸発管の上流部分の蒸発温度が通常よりも高い場合、ファン３４を高い速度で駆動することによって、チャンバおよび熱交換器を通過する空気流を増大することができる。この手段によって、上部区画室２１における構成の総合的な冷却効果が向上し、この区画室２１における温度を所望の温度まで低下することができる。

一方、下部区画室によって蒸発温度が通常温度未満に低下した場合、ファン３４の速度を低下させるか、あるいはファンを完全に停止する。後者が必要な場合、チャンバを通じた循環が本質的に停止する。このような場合でも、熱交換器２４はなおもチャンバ３０の内側を冷却し続ける。チャンバ内部の熱交換器を通過した空気の温度は、チャンバの外側の空気の温度よりも低いので、チャンバ３０の内側の空気はまた高い密度を有する。チャンバ３０および冷却熱交換器２４の表面に対して一定の垂直高さに配置された上部遮断部分３２ａによって、平衡系が形成される。その平衡によって、冷たい空気が出口ポートを通過することが妨げられ、これによって上部区画室２１およびチャンバ３０を通過する自己循環が発生する。

出口ポート３２の遮断部分３２ａが、出口ポート３２における遮断部分よりも低い気柱の重力中心が、チャンバ内部の空気の重力中心の垂直高さよりも高くなるような、垂直高さに配置されている限り、システムは平衡状態にあり、出口ポート３２を介した自己循環は妨げられることを示すことができる。当然、空気の通過を妨げるために必要な遮断部分３２ａの垂直高さは、チャンバの内側および外側の空気間における温度差に応じて変動する。しかしながら、実際には、チャンバ３０の最高点よりも高い垂直高さに達するように出口ポート３２を設れば、本発明の実際のあらゆる用途には十分であることがわかった。出口ポート３２の遮断部分３２ａを熱交換器の冷却面の上面の垂直高さよりも上方に配置しても、殆どの用途には十分であることも立証されている。

通常動作の間、熱交換器２４が冷たいとき、入口ポート３１を通って去っていく空気はない。これは、チャンバ内の冷たい空気は、熱交換器２４の上面よりも上に配置された上部遮断部分３１ａの上方を通過しなければならないためである。

除霜の間、冷却装置およびファン３４は作動停止されており、一方、除霜フィルムは加熱されている。このため、チャンバ３０内の空気の温度は、チャンバの外側における空気の温度を上回り、これによって、チャンバ内部の空気密度は、外側の空気の密度よりも低くなる。こうして平衡が得られる。この場合の平衡とは、前述の平衡と類似しているが、重力の方向に関しては逆である。前述のことと同様に、入口ポート３１の遮断部分３１ｂをチャンバ３０の最下部の下方、または熱交換器２４の下方に設ければ、実際の用途の殆どにおいて、チャンバ３０から入口ポート３１を通って流出する空気の自己環流を確実に
防止するには十分である。

図３ａおよび図３ｂにおいて、これら基本原理的な実施形態を概略的に示す。全ての実施形態は、熱交換器５０を包囲するチャンバ４０を含み、熱交換器５０は、蒸発管の一部５１と熱伝導するように接触状態にある。３種類の実施形態の全てにおいて、空気は、通常動作の間、右から左に流れる（図で見た場合）。

図３ａに示す実施形態では、入口ポート４１に上部遮断部分４１ａが設けられている。出口ポート４２には、上部遮断区域４２ａと、下部遮断区域４２ｂとが設けられている。通常動作の間空気を循環させるためには、ファン４４が必要となる。この実施形態は、例えば、チャンバが設けられている区画室または離れた区画室の温度を、同じ冷却装置によって冷却する第２区画室の温度とは独立して制御することが必要な場合もある、二室型冷蔵庫に用いることができる。しかしながら、この実施形態は、加熱空気が周囲の区画室に拡散するのを防止するためには有用でない。何故なら、温かい空気が入口ポート４１を通じて流出するのを防止する下部遮断部分が設けられていないからである。

図３ｂに示す実施形態では、入口ポート４１に上部遮断部分４１ａおよび下部遮断部分４１ｂが設けられている。出口ポート４２には、下部遮断部分４２ｂのみが設けられている。通常動作の間、冷却空気は出口ポートを通じて流出し自己循環することが許されているので、ファンは設けられていない。したがって、この実施形態は、加熱空気が周囲の区画室または接続されている区画室に拡散するのを防止するには有効である。これは、単一冷却装置が作用する２つの区画室を独立して温度制御するためには使用することができない。

図３ｃに示す実施形態では、入口ポート４１および出口ポート４２の双方に、上部遮断部分４１ａ，４２ａ、および下部遮断部分４１ｂ，４２ｂが設けられている。循環を実施するためには、ファン４４が必要となる。したがって、この実施形態は、独立温度制御を行なうため、および加熱空気が除霜サイクルの間に拡散するのを防止するための双方に有用である。

本発明の自己循環によって空気がチャンバから流出するのを効果的に防止するという概念による冷蔵庫および方法は、種々の用途において有効に用いることができる。例えば、独立温度制御の達成は、二室型冷蔵庫において利用すれば、交互に互いに独立して、区画室を冷凍室または冷蔵室として、あるいはチラー (chiller)またはワイン貯蔵室としても利用することができる。更に、本概念は、熱交換器を包囲するチャンバに対して遠くに位置する区画室の温度を調整するために適用することもできる。このような場合、冷却し温度制御すべき離れた区画室は、熱交換器を包囲するチャンバとのみ、入口ポートおよび出口ポートを通じて連通できればよい。

本発明を用いて独立温度制御を実行する場合、熱交換器を内蔵するチャンバが、当該チャンバと連通する区画室から隔離されていることは重要である。さもないと、熱伝導によって、熱が区画室からチャンバおよび熱交換器に、チャンバを区画室から分離している壁を通じて移動する可能性がある。これによって、空気流を調整することによって区画室内の温度を制御する可能性が、劇的に低下する可能性がある。チャンバが第１区画室内に配置され、第２の離れた区画室と連通してこの第２区画室の温度制御を行っているとき、チャンバの内側が第１区画室から断熱されていることも重要である。

尚、本発明は、自己循環を防止し、流量調整による温度制御を達成する簡単で効率的な手段を提供することは、注目すべきことである。ダンパ、ドラフト・バルブ、スライド・バルブ、あるいは同様の可動装置は不要である。本発明の構成を用いて温度制御を達成す
るために必要な唯一の可動部品はファンである。ファンは保守を殆ど必要とせず、長持ちし、信頼性があり、設置が容易であり、とりわけ、制御が簡単である。これは、本発明による自己循環を防止する手段の簡略性と併せて、流量調整による温度制御を行う、簡単で、コスト効率的で、信頼性のある冷蔵庫をもたらすことができる。

本発明による別の重要な利点は、可動部品を全く必要とせずに、除霜熱が冷蔵庫内に拡散するのを防止する、非常に効果的で簡素な手段を提供することである。本発明は、除霜加熱を吸収式冷蔵庫に適用すること、ならびに冷蔵室や冷凍室だけでなく、かかる吸収式冷蔵庫の他のいずれの区画室の除霜を行うことも可能にする。

本願では、熱交換器は、熱を空気から蒸発管内部の冷媒に移動させる、あらゆる種類の熱伝達手段を意味する。熱交換器は、フランジ、フィン、バッフル、ウール、または蒸発管に接触し熱を伝導するように設けられる単一の熱伝導板を含むことができる。熱交換器は、管と直接接触するように配置することができるが、熱伝達仲介構成によって、それに接続してもよい。しかしながら、熱交換器は、蒸発管自体またはその一部で構成することも可能である。

本発明の第１実施形態による冷蔵庫を、一部切除して、示す斜視図。本発明の第２実施形態による冷蔵庫を、一部切除して、示す斜視図。本発明の異なる原理を示す概略図。本発明の異なる原理を示す概略図。本発明の異なる原理を示す概略図。

Claims

冷却される少なくとも１つの区画室（２，２１）と、蒸発器を有する冷却装置とを備え、前記蒸発器が熱交換器（６，２４，５０）と熱伝導するように接触して配されている冷蔵庫において、
本質的に密閉されたチャンバ（７，３０，４０）であって、内部に熱交換器（６，２４，５０）が設けられ、当該チャンバの入口ポート（９，３１，４１）および出口ポート（１０，３２，４２）を通じて前記区画室（２，２１）と連通し、前記区画室から前記入口ポートを通じて前記チャンバに、更に前記出口ポートを通じて前記区画室に戻るように空気を循環させる、チャンバと、
前記入口ポートおよび出口ポートの少なくとも一方を通じて、前記チャンバから自己循環によって空気が通過するのを防止する手段（９，１１，１３，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ）であって、前記入口ポート（９，３１，４１）および出口ポート１０，３２，４２）の少なくとも一方の部分（９，１１，１３，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ）を備え、該部分が、前記チャンバに対して一定の垂直高さで配されており、該高さが、前記チャンバの内側と外側とにおける気体密度の差によって生ずる自己循環によって空気が前記チャンバから前記部分を通過することを許容しないように選択されている、手段と、
を特徴とする冷蔵庫。
請求項１記載の冷蔵庫において、前記入口および出口ポート（９，１０，３１，３２，４１，４２）の少なくとも一方の部分（３１ａ，３２ａ，４２ａ，４２ａ）は、前記チャンバ（７，３０，４０）の上部と同じ高さ以上に配置されている、冷蔵庫。
請求項１または２記載の冷蔵庫において、前記入口および出口ポート（９，１０，３１，３２，４１，４２）の少なくとも一方の部分（９，１３，３１ｂ，３２ｂ，４１ｂ，４１ｂ）は、前記チャンバ（７，３０，４０）の下部と同じ高さ以下に配置されている、冷蔵庫。
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷蔵庫において、前記チャンバ（７，３０，４０）は、区画室（２，２１）の内部に設けられている、冷蔵庫。
請求項１から４のいずれか１項に記載の冷蔵庫において、前記チャンバは、前記入口および出口ポートを通じて第１区画室と連通し、かつ第２区画室の内部に設けられており、該第２区画室は、前記第１区画室とは本質的に連通しないように構成されている、冷蔵庫。
請求項１から５のいずれか１項に記載の冷蔵庫において、前記熱交換器（６，２４，５０）を除霜する加熱手段を備えている、冷蔵庫。
請求項１から６のいずれか１項に記載の冷蔵庫において、前記区画室（２，２１）から前記入口ポート（９，３１，４１）を通ってチャンバ（７，３０，４０）まで、さらに前記出口ポート（１０，３２，４２）を通って前記区画室に戻る空気の強制循環のために、ファン（１２，３４，４４）を備えている、冷蔵庫。
請求項７記載の冷蔵庫において、前記ファン（１２，３４，４４）は、前記強制循環流を制御するために設けられ、それにより前記区画室（２，２１）内の温度を調整する、冷蔵庫。
請求項８記載の冷蔵庫において、前記ファン（１５，３４，４４）は可変速度ファンで
あり、前記区画室（２，２１）内の温度に関連して前記ファンの速度を制御する手段を備えている、冷蔵庫。
請求項１から９のいずれか１項に記載の冷蔵庫において、前記チャンバ（７，３０，４０）は、区画室（２，２１）から断熱されており、該区画室内に前記チャンバが配置されている、冷蔵庫。
冷蔵庫（１，２０）における温度を制御する方法であって、前記冷蔵庫が、冷却装置と、第１熱交換器（２５）を有する第１区画室（２２）と、第２熱交換器（６，２４）を有する第２区画室（２，２１）とを備えており、前記第１および第２熱交換器が、前記それぞれの区画室から前記冷却装置に熱を伝導するように構成されている方法において、
前記第１区画室（２２）内の温度を、前記冷却装置の冷却効果を調整することによって制御し、
前記第２区画室（２，２１）内の温度を、前記第２区画室内の空気循環流を調整することによって制御し、
前記第２区画室（２，２１）内の空気流を、前記第２区画室からチャンバ（７，３０，４０）の入口ポート（９，３１，４１）を通じて、更に前記チャンバの出口ポート（１０，３２，４２）を通じて前記第２区画室に戻るように導き、前記空気流をファン（１２，３４，４４）によって、前記入口ポートおよび出口ポートの少なくとも一方の部分（９，１１，１３，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ）を通過するように強制し、前記チャンバから前記部分を通じて前記第２区画室までの空気の自己循環を防止するために、前記部分は前記チャンバに対して一定の垂直高さに配置されていることを特徴とする方法。